專利名稱：具有活塞環(huán)及支撐環(huán)的活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個活塞體和一定數(shù)量的活塞環(huán)及支撐環(huán)的活塞，所述活塞環(huán)及支撐環(huán)設(shè)置在活塞體上。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)構(gòu)造的活塞1(如在圖1中所示)中，例如用于活塞式壓縮機，活塞環(huán)2容納在剛性的L形的盤3中，其中，活塞環(huán)2支撐在L形的盤3的徑向腿上。L形的盤3在此直接設(shè)置和固定在一根活塞桿6上?；钊?在缸5中通過支承環(huán)4引導(dǎo)，由此防止活塞1 撞到缸5上。然而隨著支承環(huán)磨損的增大，活塞1橫向于沖程運動(通過雙箭頭示出)的可運動性提高。因此在這種活塞1中必要的是，在活塞1(或L形的盤幻和缸5之間的游隙盡可能大，以便能實現(xiàn)最大的支承環(huán)磨損。但由于這種必要性，在活塞1和缸5之間必然形成大的游隙，由此通常由塑料、例如PTFE制成的活塞環(huán)2可能擠壓到在L形的盤3和缸 5之間的間隙中。但該游隙因此應(yīng)該盡可能小，以便活塞環(huán)2 (尤其在高壓時)不擠壓到間隙中。為了利用這種已知的活塞1滿足這些相互矛盾的要求，可以在活塞環(huán)槽中設(shè)置附加的備用環(huán)，然而這增大了活塞的長度。根據(jù)EP 541 482A1的活塞通過可再調(diào)節(jié)的、開縫的活塞環(huán)解決這個問題。為此， 活塞環(huán)設(shè)置在L形的腔環(huán)中并且在徑向內(nèi)部與腔環(huán)的界定面間隔開，其中，活塞環(huán)通過相鄰的腔環(huán)被夾緊。工作壓力被引導(dǎo)到由此形成的環(huán)形室中，由此活塞環(huán)被壓靠到缸的工作面上?；钊h(huán)的端面以及L形的腔環(huán)的徑向腿傾斜，其中，在初始位置中兩個平行的傾斜面設(shè)置成彼此間隔開。隨著活塞環(huán)磨損的增大，這兩個傾斜面明顯靠近，直到它們相互貼靠在一起，由此到達磨損界限。以下述方式禁止活塞的軸向可運動性，即，活塞通過活塞環(huán)引導(dǎo)在缸中。但由此會減小在活塞和缸之間的游隙和因此擠壓危險，因為通過可再調(diào)節(jié)的活塞環(huán)防止活塞撞到缸上。但這種活塞由于傾斜面和必需將氣體壓力輸送到環(huán)形室中在制造技術(shù)方面是復(fù)雜的。此外，由于活塞環(huán)通過相鄰腔環(huán)必要的軸向夾緊而產(chǎn)生雙配合問題，這同樣導(dǎo)致在制造技術(shù)方面的困難。此外這可能導(dǎo)致活塞環(huán)以不同的壓緊力壓靠到缸上，這可能又導(dǎo)致活塞環(huán)的不希望的不同的磨損率。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提出一種活塞，所述活塞解決這兩個相互矛盾的要求，即一方面在活塞和缸之間的大的游隙以及另一方面活塞環(huán)的較小的擠壓，并且所述活塞簡單且緊湊地構(gòu)造。所述目的根據(jù)本發(fā)明以下述方式實現(xiàn)，即一個支撐環(huán)設(shè)置在一個設(shè)在活塞體上的環(huán)形槽中，其中，環(huán)形槽的軸向?qū)挾却笥谥苇h(huán)的軸向?qū)挾龋辉趦蓚€相鄰的支撐環(huán)之間分別設(shè)置有一個活塞環(huán)，該活塞環(huán)軸向支撐在一個支撐環(huán)上，其中，在兩個相鄰的支撐環(huán)之間的距離大于位于它們之間的活塞環(huán)的寬度；并且所述支撐環(huán)設(shè)置成在徑向內(nèi)部與活塞體沿徑向間隔開。通過這種布置實現(xiàn)支撐環(huán)在活塞橫向于沖程運動進行運動時不是與活塞一起運動，而是僅活塞體相對于支撐環(huán)運動。因此，支撐環(huán)沒有通過活塞運動而壓靠到缸的工作面上，由此在支撐環(huán)和工作面之間的徑向游隙可以明顯縮小。此外，由此在活塞的必要的長度中得到極大的空間節(jié)約，因為支撐環(huán)將支撐的功能和傳統(tǒng)活塞環(huán)槽的功能統(tǒng)一在其本身中。在傳統(tǒng)構(gòu)造的活塞中，L形的腔盤和附加的備用環(huán)在活塞環(huán)槽中是必要的，由此必須構(gòu)造較寬的活塞環(huán)槽。在一種特別優(yōu)選的實施方式中，設(shè)置有一定數(shù)量的腔環(huán)，其中，在一個腔環(huán)中設(shè)有一個環(huán)形槽，在該環(huán)形槽中設(shè)置有一個支撐環(huán)，并且支撐環(huán)設(shè)置成在徑向內(nèi)部與環(huán)形槽的底部沿徑向間隔開。因此能非常簡單地實現(xiàn)所構(gòu)造的活塞，因為腔環(huán)與支撐環(huán)及活塞環(huán)能簡單地推裝在一個活塞部件上。為了在缸中引導(dǎo)活塞，有利地在活塞體上設(shè)有至少一個支承環(huán)。如果活塞體設(shè)置在一個活塞中間部件上，其中，在活塞的一個軸向端部上可設(shè)有一個活塞端部部件，所述活塞端部部件將活塞體的腔環(huán)固定在活塞中間部件上，則得到一種特別有利的且簡單的結(jié)構(gòu)布置。為了不必在活塞環(huán)上密封動態(tài)的壓力分量，在活塞體上、在活塞的壓縮室側(cè)的軸向端部上可設(shè)置有一個未切開的第一環(huán)，并且在該未切開的第一環(huán)和下一個環(huán)之間可設(shè)有一個中間室，其中，該中間室與在未切開的第一環(huán)之前的室連接。在此，未切開的第一環(huán)用于密封動態(tài)的工作壓力分量。為了不由于未切開的第一環(huán)妨礙活塞的軸向可運動性，未切開的環(huán)可以設(shè)置在一個環(huán)形槽中，該環(huán)形槽在一個軸向端部處由一個支撐環(huán)限定，其中，環(huán)形槽的寬度大于未切開的環(huán)的寬度。支撐環(huán)可以設(shè)置在活塞體的一個環(huán)形槽中，其中該環(huán)形槽的寬度大于相應(yīng)的支撐環(huán)的寬度。因此防止軸向夾緊未切開的環(huán)或支撐環(huán)。此外，未切開的環(huán)和支撐環(huán)可以設(shè)置成在徑向內(nèi)部與環(huán)形槽的底部沿徑向間隔開，以便能實現(xiàn)活塞體相對于環(huán)的可相對運動性。


下面借助示意性的、示例的、未限制性的且示出有利實施方式的圖1至7來描述本發(fā)明。其中圖1示出一個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的活塞，圖2示出一個根據(jù)本發(fā)明的活塞，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的活塞的一個局部細節(jié)，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的活塞的另一實施方式，以及圖5至圖7示出在活塞中使用的環(huán)的實施方式。
具體實施例方式下面參照圖2和圖3來描述根據(jù)本發(fā)明的活塞的一種有利的實施方式?；钊?包括一個活塞體15，該活塞體通過一定數(shù)量的沿軸向彼此貼靠的腔環(huán)10形成。在此，活塞體 15或者說腔環(huán)10設(shè)置在一個活塞中間部件14上并且以一個活塞端部部件13固定在其上。 為此，活塞端部部件13例如可以螺紋連接到活塞中間部件14上。但腔環(huán)也可以構(gòu)造成活塞端部部件13或活塞中間部件14的一部分。在此，在活塞端部部件13上和在活塞中間部件14上分別設(shè)置有一個支承環(huán)4，以便在缸5中引導(dǎo)活塞1。活塞1的行程和活塞1的長度確定在活塞1和缸端部之間的軸向最終距離?；钊?的軸向端部可以被協(xié)調(diào)用于閥，以便使有害空間最小。根據(jù)在其中使用活塞1的機器的構(gòu)造方式的不同，活塞端部部件13的自由的軸向端部可以或者與一連桿或者與一活塞桿17連接(如在圖2中示出)。在活塞桿17的情況下，活塞1不必固定地與活塞桿17連接，而是可以僅松動地貼靠在活塞桿17上，因為在壓縮室16中起作用的壓力保證使活塞1與活塞桿17保持接觸并且因而一起運動。在活塞體15上設(shè)置一定數(shù)量的活塞環(huán)11。活塞環(huán)11原則上能以任意的方式構(gòu)造。優(yōu)選使用再調(diào)整的活塞環(huán)11，該活塞環(huán)在例如由于起作用的壓力繼續(xù)磨損時總是徑向向外壓靠到缸5上。這種活塞環(huán)11的一種可能的實施方式例如可以從AT 505 M9B獲悉。在一個腔環(huán)10中設(shè)有一個環(huán)形槽20，在該環(huán)形槽中設(shè)置一個支撐環(huán)12。在所示的實例中，環(huán)形槽20設(shè)置在腔環(huán)10的一個軸向端部上并且沿軸向通過相鄰的腔環(huán)10來限定。在一種這樣的實施方式中，一個未切開的支撐環(huán)12能在組裝活塞1時簡單地進行裝配。在切開的或開縫的支撐環(huán)的情況下，環(huán)形槽20也能設(shè)置成與腔環(huán)10的軸向端部間隔開。但在一種這樣的實施方式中還可以省略腔環(huán)10，因為環(huán)形槽20便能直接在活塞體15 中、例如在活塞中間部件14中制出。環(huán)形槽20的寬度稍大于支撐環(huán)12的寬度，以便支撐環(huán)12帶有軸向游隙地設(shè)置在環(huán)形槽20中并且沿軸向未被夾緊，并且主要是活塞體15保持能相對于支撐環(huán)12無阻礙地運動?；钊w15的自由的可相對運動性反作用于在支撐環(huán)12 和環(huán)形槽20之間的僅由于存在(anstehend)的壓力產(chǎn)生的摩擦力。因此，在活塞1橫向于行程方向運動時，僅使活塞體15運動，在此支撐環(huán)12不一起運動。因此，支撐環(huán)12在最不利的情況下以其本身的非常小的重力貼靠在缸壁上。然而沒有力從活塞體15傳遞到支撐環(huán)12上。在腔環(huán)10的其余部分上分別設(shè)置一個活塞環(huán)11。因此，在兩個相鄰的活塞環(huán)11 之間分別設(shè)置有一個支撐環(huán)12，其中，活塞環(huán)11的寬度稍小于在兩個支撐環(huán)12之間產(chǎn)生的距離，以便活塞環(huán)11不被夾緊在兩個相鄰的支撐環(huán)12之間并且活塞體15的可徑向運動性不被干擾。在運行時，一個活塞環(huán)11由于起作用的壓力或者由于活塞的沖程運動將沿軸向貼靠在一個支撐環(huán)12上，并且相鄰的活塞環(huán)11將沿軸向與該支撐環(huán)12間隔開并且將沿軸向貼靠在下一個支撐環(huán)12上，等等?；钊h(huán)11沿軸向僅支承在支撐環(huán)12上，所述支撐環(huán)沿軸向又僅支撐在環(huán)形槽20中。在圖2中示出的活塞1是一種單作用的活塞。對于雙作用的活塞來說，可為全部活塞環(huán)11在兩側(cè)分別設(shè)有一個支撐環(huán)12，即在此也附加地在活塞端部部件13和貼靠的活塞環(huán)11之間，以便全部活塞環(huán)11在兩個壓縮沖程中能支撐在支撐環(huán)12上以避免擠壓。在活塞1橫向于沖程運動進行運動時，活塞體15因此能通過在支撐環(huán)12和環(huán)形槽20的底部之間的徑向游隙X沿徑向方向相對于支撐環(huán)12運動，而支撐環(huán)12不一起運動。 因此，支撐環(huán)12可以在缸5和支撐環(huán)12的外周面之間帶有非常小的游隙Y地裝入，因為不存在下述危險，即支撐環(huán)12由于這種橫向運動以提高的力壓靠到缸5上。利用按照本發(fā)明的布置，游隙Y能毫無問題地縮小至0. 1mm。在此，游隙Y的自然界限構(gòu)成支撐環(huán)12的熱膨脹，其當然不應(yīng)導(dǎo)致支撐環(huán)12沿徑向夾緊在缸5中。但通過可能的小的游隙Y，實際上也可以禁止活塞環(huán)11擠壓到支撐環(huán)12和缸5之間的間隙中?；钊h(huán)11同樣能設(shè)置成沿徑向與活塞體15間隔開，例如在應(yīng)用根據(jù)AT 505 M9B的活塞環(huán)時，從而在活塞環(huán)11和活塞體15之間同樣產(chǎn)生徑向游隙，該徑向游隙隨著活塞環(huán)磨損的增大而變大。在此，在由此形成的環(huán)形空間中存在起作用的壓力，該壓力使活塞環(huán)11向外壓靠到缸5上。因此，活塞體 15的可能的橫向運動不影響活塞環(huán)11。在根據(jù)本發(fā)明的活塞1的另一種有利的實施方式中，如在圖4中示出，在壓縮室側(cè)在活塞環(huán)11前面設(shè)置一個未切開的環(huán)21，以便密封工作壓力的動態(tài)的壓力分量。因為這應(yīng)當有限地進行，所以在所屬的支撐環(huán)M中可制出一個徑向槽沈并且在其后面可設(shè)有一個中間室25，以便動態(tài)的工作壓力不向后擊穿。剩余的工作壓力通過徑向槽沈?qū)氲街虚g室 25中。沿軸向緊接在其上地，還可設(shè)有一個支承環(huán)4、另一個未切開的環(huán)27和活塞環(huán)11用于密封靜態(tài)的壓力分量。但這種環(huán)配置也可以應(yīng)用在各種另外的活塞中。為此，未切開的第一環(huán)21可設(shè)置在第一腔環(huán)23的一個環(huán)形槽28中，該第一腔環(huán)沿軸向貼靠在第二腔環(huán)22上，未切開的第二環(huán)27在該第二腔環(huán)中設(shè)置在另一個環(huán)形槽觀中。但也可以省略未切開的第二環(huán)27。兩個未切開的環(huán)21、27又設(shè)置成沿徑向與所屬的環(huán)形槽觀的底部間隔開并且環(huán)形槽觀的寬度分別比各自的未切開的環(huán)21、27的寬度更寬， 以便能實現(xiàn)活塞體15的無阻礙的橫向運動。兩個未切開的環(huán)21、27沿軸向貼靠在支撐環(huán) 24,12上，該支撐環(huán)又分別設(shè)置在腔環(huán)22、23中的一個環(huán)形槽20中并且又設(shè)置成與環(huán)形槽的底部沿徑向間隔開。支撐環(huán)對、12也帶有軸向游隙地裝入在其環(huán)形槽20中，以便這些支撐環(huán)沿軸向不被夾緊。這適用于未切開的環(huán)21、27。在第二腔環(huán)22中，在朝向第一腔環(huán)23 的軸向端部上設(shè)有一個例如車削部形式的空隙，該空隙形成中間室25。在此，支承環(huán)4在未切開的第二環(huán)27前面設(shè)置在第二腔環(huán)22中。但支承環(huán)4也可以設(shè)置在第一腔環(huán)23中。 活塞1的其余配置與對于圖2和圖3描述的活塞1相應(yīng)。在圖5至圖7中示出所應(yīng)用的環(huán)的可能的實施方式。在未切開的環(huán)21、27中可設(shè)有壓力平衡孔30。未切開的環(huán)21、27有利地由PRFE制成，因為PTFE環(huán)能再調(diào)整一定的磨損。此外，在未切開的第一環(huán)21的支撐環(huán)M上在一個軸向端面上可設(shè)有徑向槽31，以便使工作壓力在兩個沖程運動中可靠地導(dǎo)入中間室25中。在壓縮沖程中，沒有工作介質(zhì)能流經(jīng)該槽31，因為未切開的環(huán)21在另一個端面上進行密封。該槽31用于在抽吸沖程中使在室25中的被壓縮的工作介質(zhì)重新回到壓縮室中，以便在抽吸沖程中不將未切開的環(huán)21壓靠到缸5上。因此未切開的環(huán)21沒有被加載壓力。該布置也能如此進行調(diào)整，即，未切開的第二環(huán)27同樣密封一部分的動態(tài)壓力。因此不強制必需的是，未切開的第一環(huán)21對完全的動態(tài)壓力進行密封。未切開的第二環(huán)27也可以對靜態(tài)壓力進行密封，因為沒有徑向槽銑削到后續(xù)的支撐環(huán)中。在圖6中示出的支承環(huán)4能以切開的方式構(gòu)成并且可以在徑向外周面上具有軸向連續(xù)的槽，以便將起作用的壓力引導(dǎo)至活塞環(huán)11。活塞環(huán)11的在圖7中示出的實施方式與 AT 505 M9B的描述相應(yīng)。但也可以想到活塞環(huán)11的各種其它實施方式。
權(quán)利要求
1.具有一個活塞體(1 和一定數(shù)量的活塞環(huán)(11)及支撐環(huán)(1 的活塞，所述活塞環(huán)及支撐環(huán)設(shè)置在活塞體(1 上，其特征在于一個支撐環(huán)(1 設(shè)置在一個設(shè)在活塞體 (15)上的環(huán)形槽00)中，其中環(huán)形槽OO)的軸向?qū)挾却笥谥苇h(huán)(12)的軸向?qū)挾?；在兩個相鄰的支撐環(huán)(1 之間分別設(shè)置有一個活塞環(huán)(11)，該活塞環(huán)軸向支撐在一個支撐環(huán) (12)上，其中在兩個相鄰的支撐環(huán)(12)之間的距離大于位于它們之間的活塞環(huán)(11)的寬度；并且所述支撐環(huán)(1 設(shè)置成在徑向內(nèi)部與活塞體(1 沿徑向間隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于在所述活塞體(1 上設(shè)置有一定數(shù)量的腔環(huán)(10)，并且在一個腔環(huán)(10)中設(shè)有一個環(huán)形槽(20)，在該環(huán)形槽中設(shè)置有一個支撐環(huán) (12)，并且所述支撐環(huán)(12)設(shè)置成在徑向內(nèi)部與環(huán)形槽00)的底部沿徑向間隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活塞，其特征在于在所述活塞體(1 上設(shè)有至少一個支承環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的活塞，其特征在于所述活塞體(1 設(shè)置在一個活塞中間部件(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于在所述活塞(1)的一個軸向端部上設(shè)有一個活塞端部部件(13)，該活塞端部部件將所述活塞體(1 的腔環(huán)(10)固定在活塞中間部件(14)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的活塞，其特征在于在活塞體(1 上、在活塞 (1)的壓縮室側(cè)的軸向端部上設(shè)置有一個未切開的第一環(huán)(21)，并且在所述未切開的第一環(huán)和活塞(1)的下一個環(huán)之間設(shè)有一個中間室(25)，其中，所述中間室0 與在所述未切開的第一環(huán)之前的室連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞，其特征在于所述未切開的環(huán)(21、27)設(shè)置在所述活塞體(1 的一個環(huán)形槽08)中，該環(huán)形槽在一個軸向端部處由一個支撐環(huán)(對、1幻限定， 其中，該環(huán)形槽08)的寬度大于相應(yīng)的未切開的環(huán)01、27)的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞，其特征在于所述未切開的環(huán)(21、27)設(shè)置成在徑向內(nèi)部與環(huán)形槽08)的底部沿徑向間隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的活塞，其特征在于所述支撐環(huán)(對、1幻設(shè)置在活塞體(1 的一個環(huán)形槽OO)中，其中，該環(huán)形槽OO)的寬度大于相應(yīng)的支撐環(huán)04、 12)的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞，其特征在于所述支撐環(huán)(1 設(shè)置成在徑向內(nèi)部與所述環(huán)形槽OO)的底部沿徑向間隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項所述的活塞，其特征在于所述下一個環(huán)是一個支承環(huán)G)、一個未切開的第二環(huán)07)或一個活塞環(huán)(11)。
全文摘要
在傳統(tǒng)的活塞中在活塞和缸之間必須存在足夠的游隙，以便在支撐環(huán)繼續(xù)磨損時防止活塞由于活塞的由此產(chǎn)生的橫向運動撞到缸上。但大的游隙會導(dǎo)致活塞環(huán)不希望地擠壓到活塞和缸之間的游隙中。為了解決這些相互矛盾的要求，根據(jù)本發(fā)明提出將一個支撐環(huán)(12)設(shè)置在一個設(shè)在活塞體(15)上的環(huán)形槽(20)中，其中，環(huán)形槽(20)的軸向?qū)挾却笥谥苇h(huán)(12)的軸向?qū)挾?；在兩個相鄰的支撐環(huán)(12)之間分別設(shè)置一個活塞環(huán)(11)，該活塞環(huán)沿軸向支撐在一個支撐環(huán)(12)上，其中在兩個相鄰的支撐環(huán)(12)之間的距離大于位于它們之間的活塞環(huán)(11)的寬度；并且支撐環(huán)(12)設(shè)置成在徑向內(nèi)部與活塞體(15)沿徑向間隔開。
文檔編號F16J15/16GK102292577SQ201080005020
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者C·霍爾德 申請人:賀爾碧格壓縮機技術(shù)控股有限公司